本發(fā)明涉及油田化學(xué)鉆井液技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種硅酸鹽-鋁酸鹽體系的防塌鉆井液。
背景技術(shù)：
對(duì)于地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、裂縫發(fā)育、地層易破裂、水敏性強(qiáng)的頁巖、泥頁巖或火山巖地層，在鉆井過程中，極易發(fā)生地層造漿、井壁坍塌、漏失、卡鉆等井下復(fù)雜事故。據(jù)統(tǒng)計(jì)，由泥頁巖地層不穩(wěn)定造成的井壁坍塌和縮徑失穩(wěn)約占鉆井安全事故總數(shù)的90％以上。因此，有效解決在鉆井過程中出現(xiàn)的井壁穩(wěn)定問題成為當(dāng)前石油工作者研究的重點(diǎn)與難點(diǎn)。
目前，在國內(nèi)外鉆井液的研究和應(yīng)用中，雖然油基鉆井液井壁穩(wěn)定能力強(qiáng)，但存在流型控制困難、溫度敏感性高、環(huán)境友好度差、使用成本高的缺點(diǎn)。而現(xiàn)有常規(guī)水基鉆井液在不同程度上存在體系抑制性不足或封堵能力不強(qiáng)的問題，不能很好滿足井壁穩(wěn)定要求。因此，水基鉆井液作為研究與應(yīng)用最為廣泛的鉆井液體系，亟待強(qiáng)化其抑制性和封堵性。提高體系的防塌能力，是水基鉆井液技術(shù)解決井壁穩(wěn)定的關(guān)鍵。
CN103642472A公開了一種水基正電強(qiáng)抑制防塌鉆井液，由0.80％～1.0％鉆井液用正電結(jié)構(gòu)劑、0.5％～1.0％水解聚丙烯腈復(fù)合銨鹽等組成，該鉆井液的流變性能、鉆頭清潔能力及防垮塌能力得到改善，進(jìn)而有利于實(shí)現(xiàn)鉆井液低固相、防鉆頭泥包，提高機(jī)械鉆速，同時(shí)無外排鉆井液?jiǎn)栴}，減少了對(duì)環(huán) 境的污染。CN103666416A公開了一種水基高密度強(qiáng)抑制性防塌鉆井液，同樣引入了鉆井液用正電結(jié)構(gòu)劑SDZJ、水解聚丙烯腈銨鹽NPAN-2和鉆井液用防塌稀釋降濾失量劑SN樹脂，抑制性強(qiáng)、防塌效果好，流變性得到良好控制。CN102226076A公開了一種強(qiáng)抑制性防塌低傷害鉆井液，由2％～5％模數(shù)為2.8～3.0的硅酸鹽和0.5％～1.0％小陽離子抑制劑等組成，具有長(zhǎng)時(shí)間防塌性、抑制性強(qiáng)，封堵效果好，可提高地層承壓能力，潤(rùn)滑性良好，對(duì)低孔低滲低豐度儲(chǔ)層低傷害。潘振杰在《探礦工程(巖土鉆掘工程)》上于2010年第37卷第01期發(fā)表的“硅鋁絡(luò)合兩性離子聚合物強(qiáng)抑制防塌鉆井液體系在查干花地區(qū)的研究及應(yīng)用”中介紹了一種硅鋁絡(luò)合抑制防塌劑AOS-1，具有很強(qiáng)的抑制性，能有效防止井壁失穩(wěn)。上述專利和文獻(xiàn)公開的鉆井液主要是采用高模數(shù)的常規(guī)硅酸鹽鉆井液，或者以銨鹽類有機(jī)抑制防塌劑或者有機(jī)合成的硅鋁抑制劑為主形成的抑制防塌型鉆井液，它們存在的問題主要是鉆井液的流型較難控制或者側(cè)重鉆井液的抑制性，而忽視了鉆井液的封堵和封固能力。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種硅酸鹽-鋁酸鹽防塌鉆井液，具有抑制、封堵和化學(xué)固壁作用，可固結(jié)在近井地帶，提高井壁封堵致密性和膠結(jié)強(qiáng)度，有效提高井壁穩(wěn)定性，減少井壁坍塌。
為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種硅酸鹽-鋁酸鹽防塌鉆井液，含有濃度為12900～30000mg/L的硅酸根和4400～10000mg/L的硅鋁酸根，硅酸根的結(jié)構(gòu)式為式Ⅰ：
硅鋁酸根的結(jié)構(gòu)式為式Ⅱ～式Ⅳ中的一種：
具體的，所述的硅酸鹽-鋁酸鹽防塌鉆井液由以下原料制成：膨潤(rùn)土基漿、提粘切劑、降濾失劑A、抗高溫降濾失劑B、流型調(diào)節(jié)劑、有機(jī)抑制劑、無機(jī) 鹽、氫氧化鈉、封堵劑、重晶石、硅酸鹽、偏鋁酸鈉；其中，各原料的用量為：以膨潤(rùn)土基漿的重量計(jì)，提粘切劑用量為膨潤(rùn)土基漿重量的0.1％～0.3％，降濾失劑A用量為膨潤(rùn)土基漿重量的1％～2.5％，抗高溫降濾失劑B用量為膨潤(rùn)土基漿重量的1％～3％，流型調(diào)節(jié)劑用量為膨潤(rùn)土基漿重量的1％～5％，有機(jī)抑制劑用量為膨潤(rùn)土基漿重量的0.5％～2％，無機(jī)鹽用量為膨潤(rùn)土基漿重量的5％～10％，氫氧化鈉用量為膨潤(rùn)土基漿重量的0.5％～1.0％，封堵劑用量為膨潤(rùn)土基漿重量的2％～6％，重晶石用量為膨潤(rùn)土基漿重量的23％～94％，硅酸鹽用量為膨潤(rùn)土基漿重量的3％～7％，偏鋁酸鈉用量為膨潤(rùn)土基漿重量的0.3％～0.7％；膨潤(rùn)土基漿的組成為：重量百分比含量為1％～2％的膨潤(rùn)土，余量為水。
優(yōu)選的，所述提粘切劑任選自高粘羧甲基纖維素鈉、聚丙烯酸鉀、高粘聚丙烯酸鈉、黃原膠中的一種或兩種。
所述降濾失劑A任選自低粘羧甲基纖維素鈉、低粘聚丙烯酸鈉、低粘羧甲基淀粉、兩性離子磺酸鹽聚合物中的一種或兩種。
所述抗高溫降濾失劑B為磺化褐煤或磺化酚醛樹脂-Ⅰ和磺化褐煤的復(fù)配或磺化酚醛樹脂-Ⅱ和磺化褐煤的復(fù)配；磺化酚醛樹脂-Ⅰ和磺化褐煤復(fù)配時(shí)，重量配比為1:1；磺化酚醛樹脂-Ⅱ和磺化褐煤復(fù)配時(shí)，重量配比為1:1。
所述流型調(diào)節(jié)劑是甲基葡萄糖苷或乙基葡萄糖苷或單寧酸。
所述有機(jī)抑制劑是聚胺或陽離子甲基葡萄糖苷或陽離子乙基葡萄糖苷。
所述無機(jī)鹽為氯化鉀和/或氯化鈉。
所述封堵劑為粒徑范圍2.5～10微米的碳酸鈣、陽離子瀝青、聚合物凝膠顆粒、乳化瀝青、磺化瀝青、腐殖酸鉀、硅藻土、楠木粉中的任一種或幾種 組合。
所述硅酸鹽為模數(shù)2.0～2.4的硅酸鈉，化學(xué)式為Na2O·nSiO2，n＝2.0～2.4。
所述的硅酸鹽-鋁酸鹽防塌鉆井液通過以下步驟制成：
(1)稱取原料：膨潤(rùn)土基漿、提粘切劑、降濾失劑A、抗高溫降濾失劑B、流型調(diào)節(jié)劑、有機(jī)抑制劑、無機(jī)鹽、氫氧化鈉、封堵劑、重晶石、硅酸鹽、偏鋁酸鈉；其中，各原料的用量為：以膨潤(rùn)土基漿的重量計(jì)，提粘切劑用量為膨潤(rùn)土基漿重量的0.1％～0.3％，降濾失劑A用量為膨潤(rùn)土基漿重量的1％～2.5％，抗高溫降濾失劑B用量為膨潤(rùn)土基漿重量的1％～3％，流型調(diào)節(jié)劑用量為膨潤(rùn)土基漿重量的1％～5％，有機(jī)抑制劑用量為膨潤(rùn)土基漿重量的0.5％～2％，無機(jī)鹽用量為膨潤(rùn)土基漿重量的5％～10％，氫氧化鈉用量為膨潤(rùn)土基漿重量的0.5％～1.0％，封堵劑用量為膨潤(rùn)土基漿重量的2％～6％，重晶石用量為膨潤(rùn)土基漿重量的23％～94％，硅酸鹽用量為膨潤(rùn)土基漿重量的3％～7％，偏鋁酸鈉用量為膨潤(rùn)土基漿重量的0.3％～0.7％；所述膨潤(rùn)土基漿的組成為：重量百分含量為1％～2％的膨潤(rùn)土，余量為水；
(2)在8000～10000轉(zhuǎn)/分的高速攪拌條件下，向膨潤(rùn)土基漿中加入處理劑提粘切劑、降濾失劑A、抗高溫降濾失劑B，攪拌10～20分鐘后再加入流型調(diào)節(jié)劑、有機(jī)抑制劑、無機(jī)鹽、氫氧化鈉，再攪拌10～20分鐘；
(3)向步驟(2)得到的混合溶液中加入封堵劑，高速攪拌5～10分鐘；
(4)向步驟(3)得到的混合溶液中加入重晶石，8000轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢?0分鐘，裝入老化罐內(nèi)經(jīng)120℃、高溫老化16小時(shí)；
(5)向步驟(4)得到的老化后混合溶液中加入硅酸鹽、純度為85％以上的工業(yè)級(jí)偏鋁酸鈉，8000轉(zhuǎn)/分條件下攪拌10分鐘，之后裝入老化罐內(nèi)經(jīng) 120℃、高溫老化16小時(shí)，得到硅酸鹽-鋁酸鹽防塌鉆井液。
本發(fā)明提供的硅酸鹽-鋁酸鹽防塌鉆井液，應(yīng)用“預(yù)防+鞏固”的井壁防塌理念，通過低模數(shù)的硅酸鹽和鋁酸鹽復(fù)配，在濾液從高pH值的環(huán)境向中性環(huán)境轉(zhuǎn)換的過程中，二者生成硅酸凝膠和新物質(zhì)硅鋁酸鹽沉淀來發(fā)揮化學(xué)固壁和物理封堵地層的作用，即在近井地帶形成了無機(jī)礦物類的致密封堵層，顯著降低了易坍塌地層的坍塌壓力，并有效提高了承壓能力，從而提高了鉆井液的抑制防塌能力，更好地滿足井壁穩(wěn)定、安全鉆進(jìn)的需求，達(dá)到了抑制、封堵和化學(xué)固壁的目的。
本發(fā)明提供的硅酸鹽-鋁酸鹽防塌鉆井液不僅易于控制流變性，而且具有很強(qiáng)的抑制性，可有效抑制粘土礦物水化分散和膨脹；同時(shí)還具有良好的封堵、封固性，可固結(jié)在近井地帶，提高井壁封堵致密性和膠結(jié)強(qiáng)度，有效的提高井壁穩(wěn)定性。本發(fā)明提供的硅酸鹽-鋁酸鹽防塌鉆井液克服了常規(guī)水基鉆井液側(cè)重抑制性而忽視封堵性的缺點(diǎn)，進(jìn)一步提高了常規(guī)硅酸鹽鉆井液的抑制、防塌性，具有強(qiáng)抑制防塌性和封堵封固性，可實(shí)現(xiàn)井壁穩(wěn)定、安全鉆井，有效拓寬鉆井液安全密度窗口，并減少井壁坍塌、縮徑和滲漏等井下復(fù)雜情況的發(fā)生幾率。
本發(fā)明提供的硅酸鹽-鋁酸鹽防塌鉆井液抗溫能力可達(dá)120℃、封堵率大于95％，巖心承壓強(qiáng)度的提升率達(dá)到83％，具有良好的流變性、降濾失性，抗粘土和抗CO32-污染能力強(qiáng)，具有極強(qiáng)的抑制性和封堵、封固性，有利于提高地層的承壓能力，保持井徑規(guī)則和井壁穩(wěn)定，以實(shí)現(xiàn)安全鉆井。
附圖說明
圖1是本發(fā)明效果試驗(yàn)2中實(shí)施例6與對(duì)比例1、2鉆井液的巖心抗壓強(qiáng) 度對(duì)比圖。
具體實(shí)施方式
下面通過具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。
實(shí)施例1
本實(shí)施例硅酸鹽-鋁酸鹽防塌鉆井液，含有濃度為12900mg/L硅酸根和4400mg/L硅鋁酸根，通過以下步驟制得：在350mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1％的鈉基膨潤(rùn)土基漿中，以8000轉(zhuǎn)/分高速攪拌(以下相同轉(zhuǎn)速攪拌)的情況下，加入0.35g高粘羧甲基纖維素鈉、0.70g黃原膠、1.75g低粘羧甲基纖維素鈉和3.5g低粘聚丙烯酸鈉、7g甲基葡萄糖苷、1.75g陽離子乙基葡萄糖苷，高速攪拌20分鐘后，再加入3.5g磺化褐煤、3.5g粒徑范圍為2.5～10微米的碳酸鈣和3.5g陽離子瀝青，高速攪拌10分鐘后，再加入17.5g氯化鉀和1.75g氫氧化鈉，高速攪拌20分鐘后，裝入老化罐內(nèi)經(jīng)120℃/16h高溫老化后，再加入10.5g硅酸鈉和1.05g偏鋁酸鈉，高速攪拌10分鐘，裝入老化罐內(nèi)經(jīng)120℃/16h得不加重的密度為1.05g/cm3的硅酸鹽-鋁酸鹽防塌鉆井液。其中硅酸鈉的模數(shù)為2.0。
實(shí)施例2
本實(shí)施例硅酸鹽-鋁酸鹽防塌鉆井液，含有濃度為21600mg/L硅酸根和6200mg/L硅鋁酸根，通過以下步驟制得：在350mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2％的鈉基膨潤(rùn)土基漿中，以8000轉(zhuǎn)/分高速攪拌(以下相同轉(zhuǎn)速攪拌)的情況下，加入1.05g黃原膠、3.5g低粘羧甲基纖維素鈉、17.5g甲基葡萄糖苷、7g陽離子乙基葡萄糖苷，高速攪拌20min后，再加入7g磺化褐煤、7g磺化酚醛樹脂-I、10.5g腐殖酸鉀、7g磺化瀝青，24.5g氯化鉀和1.75g氫氧化鈉，高速攪拌10 分鐘后，再加入80g重晶石高速攪拌20分鐘后，裝入老化罐內(nèi)經(jīng)120℃/16h高溫老化后，再加入17.5g硅酸鈉和1.75g偏鋁酸鈉，高速攪拌10分鐘，裝入老化罐內(nèi)經(jīng)120℃/16h得密度為1.20g/cm3的硅酸鹽-鋁酸鹽防塌鉆井液。其中硅酸鈉的模數(shù)為2.0。
實(shí)施例3
本實(shí)施例硅酸鹽-鋁酸鹽防塌鉆井液，含有濃度為21600mg/L硅酸根和6200mg/L硅鋁酸根，通過以下步驟制得：在350mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5％的鈉基膨潤(rùn)土基漿中，以8000轉(zhuǎn)/分高速攪拌(以下相同轉(zhuǎn)速攪拌)的情況下，加入0.6g聚丙烯酸鉀、1.75g低粘羧甲基纖維素鈉、1.75g低粘羧甲基淀粉、6g乙基葡萄糖苷、3.5g陽離子甲基葡萄糖苷，高速攪拌20min后，再加入10.5g磺化褐煤、10.5g磺化酚醛樹脂-I、7.0g楠木粉、7.0g乳化瀝青，35g氯化鈉和3.5g氫氧化鈉高速攪拌10分鐘后，再加入138g重晶石高速攪拌20分鐘后，裝入老化罐內(nèi)經(jīng)120℃/16h高溫老化后，再加入17.5g硅酸鈉和1.75g偏鋁酸鈉，高速攪拌10分鐘，裝入老化罐內(nèi)經(jīng)120℃/16h得密度為1.30g/cm3的硅酸鹽-鋁酸鹽防塌鉆井液。其中硅酸鈉的模數(shù)為2.0。
實(shí)施例4
本實(shí)施例硅酸鹽-鋁酸鹽防塌鉆井液，含有濃度為21600mg/L硅酸根和6200mg/L硅鋁酸根，通過以下步驟制得：在350ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2％的鈉基膨潤(rùn)土基漿中，以8000轉(zhuǎn)/分高速攪拌(以下相同轉(zhuǎn)速攪拌)的情況下，同時(shí)加入0.35g高粘聚丙烯酸鈉、0.35g高粘羧甲基纖維素鈉、1.05g兩性離子磺酸鹽聚合物、3.5g低粘羧甲基纖維素鈉、3.5g低粘聚丙烯酸鈉、7.0g甲基葡萄糖苷、3.5g陽離子甲基葡萄糖苷高速攪拌20分鐘后，再加入6.0g磺化褐煤、6.0g 磺化酚醛樹脂-Ⅱ、17.5g腐殖酸鉀，24.5g氯化鉀和3.5g氫氧化鈉，高速攪拌10分鐘后，再加入138g重晶石高速攪拌20分鐘后，裝入老化罐內(nèi)經(jīng)120℃/16h高溫老化后，再加入17.5g硅酸鈉和1.75g偏鋁酸鈉，高速攪拌10分鐘后，裝入老化罐內(nèi)經(jīng)120℃/16h得密度為1.30g/cm3的硅酸鹽-鋁酸鹽防塌鉆井液。其中硅酸鈉的模數(shù)為2.2。
實(shí)施例5
本實(shí)施例硅酸鹽-鋁酸鹽防塌鉆井液，含有濃度為21600mg/L硅酸根和6200mg/L硅鋁酸根，通過以下步驟制得：在350mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5％的鈉基膨潤(rùn)土基漿中，以8000轉(zhuǎn)/分高速攪拌(以下相同轉(zhuǎn)速攪拌)的情況下，加入0.35g黃原膠、1.75g低粘羧甲基淀粉、3.5g低粘羧甲基纖維素鈉、16.5g甲基葡萄糖苷、1.75g聚胺高速攪拌20分鐘后，再加入6.0g磺化褐煤、6.0g磺化酚醛樹脂-Ⅱ、17.5g硅藻土，17.5g氯化鉀和3.5g氫氧化鈉，高速攪拌10分鐘后，再加入330g重晶石高速攪拌20分鐘后，裝入老化罐內(nèi)經(jīng)120℃/16h高溫老化后，再加入17.5g硅酸鈉和1.75g偏鋁酸鈉，高速攪拌10分鐘，裝入老化罐內(nèi)經(jīng)120℃/16h得密度為1.60g/cm3的硅酸鹽-鋁酸鹽防塌鉆井液。其中硅酸鈉的模數(shù)為2.0。
實(shí)施例6
本實(shí)施例硅酸鹽-鋁酸鹽防塌鉆井液，含有濃度為21600mg/L硅酸根和6200mg/L硅鋁酸根，通過以下步驟制得：在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1％的鈉基膨潤(rùn)土基漿中，以10000轉(zhuǎn)/分高速攪拌(以下相同轉(zhuǎn)速攪拌)的情況下，加入0.35g黃原膠、1.75g低粘羧甲基纖維素鈉、3.5g低粘聚丙烯酸鈉、7.0g栲膠粉、7.0g陽離子甲基葡萄糖苷高速攪拌20分鐘后，再加入3.5g磺化褐煤、3.5g磺化 酚醛樹脂-Ⅱ、7.0g楠木粉、7.0g磺化瀝青，17.5g氯化鉀和3.5g氫氧化鈉，高速攪拌10分鐘后，再加入330g重晶石高速攪拌20分鐘后，裝入老化罐內(nèi)經(jīng)120℃/16h高溫老化后，再加入17.5g硅酸鈉和1.75g偏鋁酸鈉，高速攪拌10分鐘，裝入老化罐內(nèi)經(jīng)120℃/16h得密度為1.60g/cm3的硅酸鹽-鋁酸鹽防塌鉆井液。其中硅酸鈉的模數(shù)為2.4。
實(shí)施例7
本實(shí)施例硅酸鹽-鋁酸鹽防塌鉆井液，含有濃度為30000mg/L硅酸根和10000mg/L硅鋁酸根，通過以下步驟制得：在350ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1％的鈉基膨潤(rùn)土基漿中，以8000轉(zhuǎn)/分高速攪拌的情況下，加入0.35g高粘羧甲基纖維素鈉、1.75g低粘羧甲基纖維素鈉、1.75g低粘羧甲基淀粉、17.5g栲膠粉、7.0g陽離子甲基葡萄糖苷高速攪拌20分鐘后，再加入7.0g磺化褐煤、3.5g楠木粉、7g硅藻土、7.0g粒徑范圍2.5～10微米的碳酸鈣，35g氯化鉀和3.5g氫氧化鈉，高速攪拌10分鐘后，再加入330g重晶石高速攪拌20分鐘后，裝入老化罐內(nèi)經(jīng)120℃/16h高溫老化后，再加入24.5g硅酸鈉和2.45g偏鋁酸鈉，高速攪拌10分鐘，裝入老化罐內(nèi)經(jīng)120℃/16h得密度為1.60g/cm3的硅酸鹽-鋁酸鹽防塌鉆井液。其中硅酸鈉的模數(shù)為2.4。
對(duì)比例1
本對(duì)比例鉆井液，含有濃度為17000mg/L硅酸根，通過以下步驟制得：在350mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2％的鈉基膨潤(rùn)土基漿中，以8000轉(zhuǎn)/分高速攪拌下加入0.35g黃原膠、3.5g低粘聚丙烯酸鈉、1.75g低粘羧甲基纖維素鈉，高速攪拌20min后，再加入3.5g磺化褐煤、3.5g磺化酚醛樹脂-Ⅰ、7.0g腐殖酸鉀和7.0g陽離子瀝青，高速攪拌20分鐘后，再加入10.5g硅酸鈉、17.5g氯化鉀、 0.7g氫氧化鈉，高速攪拌10分鐘后，再加入138g重晶石高速攪拌20分鐘，裝入老化罐內(nèi)經(jīng)120℃/16h得密度為1.30g/cm3的常規(guī)硅酸鹽鉆井液。
對(duì)比例2
本對(duì)比例鉆井液，含有濃度為29000mg/L硅酸根，通過以下步驟制得：在350mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2％的鈉基膨潤(rùn)土基漿中，以8000轉(zhuǎn)/分高速攪拌下加入0.35g黃原膠、4.20g低粘聚丙烯酸鈉、2.10g低粘羧甲基纖維素鈉，高速攪拌20分鐘后，再加入3.5g磺化褐煤、3.5g磺化酚醛樹脂-Ⅰ、10.5g腐殖酸鉀和7.0g磺化瀝青，高速攪拌20分鐘后，再加入17.5g硅酸鈉、17.5g氯化鉀、1.05g氫氧化鈉，高速攪拌10分鐘后，再加入330g重晶石高速攪拌20分鐘，裝入老化罐內(nèi)經(jīng)120℃/16h得密度為1.60g/cm3的常規(guī)硅酸鹽鉆井液。
測(cè)試?yán)?
向400mL本發(fā)明實(shí)施例2制得的鉆井液中加入40g鈣土，以8000轉(zhuǎn)/分高速攪拌20分鐘后，裝入老化罐內(nèi)經(jīng)120℃連續(xù)滾動(dòng)16小時(shí)后，測(cè)定鉆井液的性能，評(píng)價(jià)鉆井液的抗粘土污染能力，測(cè)試結(jié)果見表1。
測(cè)試?yán)?
向400mL本發(fā)明實(shí)施例6制得的鉆井液中加入40g鈣土，以8000轉(zhuǎn)/分高速攪拌20分鐘后，裝入老化罐內(nèi)經(jīng)120℃連續(xù)滾動(dòng)16小時(shí)后，測(cè)定鉆井液的性能，評(píng)價(jià)鉆井液的抗粘土污染能力，測(cè)試結(jié)果見表1。
測(cè)試?yán)?
向400mL本發(fā)明實(shí)施例2制得的鉆井液中加入8g碳酸鈉，以8000轉(zhuǎn)/分高速攪拌20分鐘后，裝入老化罐內(nèi)經(jīng)120℃連續(xù)滾動(dòng)16小時(shí)后，測(cè)定鉆井液性能，評(píng)價(jià)鉆井液的抗碳酸根污染能力，測(cè)試結(jié)果見表1。
效果試驗(yàn)
效果試驗(yàn)1鉆井液基本性能和抑制性評(píng)價(jià)
參照GB/T16783.1-2006《石油天然氣工業(yè)水基鉆井液現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試》中用直讀式粘度計(jì)測(cè)定粘度和切力的測(cè)定程序，低溫低壓濾失量測(cè)定程序以及溫度低于150℃的高溫高壓濾失量試驗(yàn)程序，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例1～7的鉆井液及測(cè)試?yán)?～3的鉆井液流變性和濾失量性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)果見表1；對(duì)對(duì)比例1～2的鉆井液流變性和濾失量性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)果見表2。
參照SY/T 5613-2000《泥頁巖理化性能試驗(yàn)方法》中分散試驗(yàn)程序，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例1～7的鉆井液及測(cè)試?yán)?～3的鉆井液進(jìn)行頁巖滾動(dòng)回收率試驗(yàn)，從而評(píng)價(jià)鉆井液的抑制性，結(jié)果見表1；對(duì)對(duì)比例1～2的鉆井液進(jìn)行頁巖滾動(dòng)回收率試驗(yàn)，從而評(píng)價(jià)鉆井液的抑制性，結(jié)果見表2。
表1實(shí)施例1-7及測(cè)試?yán)?-3鉆井液的常規(guī)性能和頁巖回收率實(shí)驗(yàn)結(jié)果
注：PV為塑性粘度，YP為動(dòng)切力，Gel為靜切力，F(xiàn)L為中壓濾失量，HTHP為高溫高壓濾失量。
由表1可見，本發(fā)明實(shí)施例1～7和測(cè)試?yán)?～3鉆井液的塑性粘度PV控制在30-56mPa.s、動(dòng)切力YP為15-26Pa，靜切力Gel為1-3/2-9.5Pa/Pa；中壓濾失量FL＜4ml、高溫高壓濾失量HTHP≤12ml。以上數(shù)據(jù)說明本發(fā)明提供的鉆井液具有良好的流變性、觸變性和良好的降濾失性和抗高溫性。實(shí)施 例1～7鉆井液的頁巖回收率均大于95％，測(cè)試?yán)?～3是經(jīng)過粘土污染或碳酸鈉污染后的鉆井液體系，仍能保持良好的流變性和降濾失性，說明本發(fā)明實(shí)施例1～7的鉆井液的抗粘土污染性和抗碳酸根污染能力較強(qiáng)。
表2對(duì)比例1、2鉆井液的常規(guī)性能和頁巖回收率實(shí)驗(yàn)結(jié)果
由表2可見，對(duì)比例1、2鉆井液的塑性粘度PV>55mPa.s，動(dòng)切力YP>25Pa、靜切力>10/20Pa，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于本發(fā)明實(shí)施例1～7鉆井液的塑性粘度和切力；FL>6ml、HTHP>20ml，中壓和高溫高壓的濾失量都大幅度增大。而且，對(duì)比例的頁巖回收率較低，僅有91.0％和91.8％，說明常規(guī)硅酸鹽鉆井液的流變性、抗溫性、降濾失性和抑制性都遠(yuǎn)不及本發(fā)明的硅酸鹽-鋁酸鹽防塌鉆井液。
效果試驗(yàn)2鉆井液封堵和封固能力評(píng)價(jià)
參照SY/T6540-2002《鉆井液完井液損害油層室內(nèi)評(píng)價(jià)方法》，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例1～7和對(duì)比例1、2的鉆井液驅(qū)替巖心，對(duì)比驅(qū)替前后巖心滲透率的變化，計(jì)算巖心封堵率，評(píng)價(jià)鉆井液的封堵能力。結(jié)果見表3。
表3各實(shí)施例及對(duì)比例鉆井液封堵能力評(píng)價(jià)表
注：K1為驅(qū)替前巖心滲透率，K2為驅(qū)替后巖心滲透率。
由表3可以看出，本發(fā)明實(shí)施例1～7的鉆井液驅(qū)替巖心后氣體滲透率明顯降低，封堵率可達(dá)95％以上，而對(duì)比例1和2的封堵率較低，僅有90.45％和86.37％。說明本發(fā)明實(shí)施例1～7提供的硅酸鹽-鋁酸鹽防塌鉆井液具有良好的封堵和防塌效果，有利于井壁穩(wěn)定。
將600目石英砂與一定量的膨潤(rùn)土和膠結(jié)劑于15MPa/10min條件下制備人造泥巖巖心(氣測(cè)滲透率范圍為0～10毫達(dá)西)。分別將人造巖心在清水、本發(fā)明實(shí)施例6的鉆井液和對(duì)比例1和2的鉆井液中，于3.5MPa、80℃浸泡1天，取出巖心干燥，氣測(cè)巖心滲透率，用壓力機(jī)測(cè)定巖心的抗壓強(qiáng)度。結(jié)果見附圖1。
由附圖1可見，在模擬地層條件下，即在3.5MPa、80℃浸泡1天的條件下，實(shí)施例6的硅酸鹽-鋁酸鹽防塌鉆井液在泥巖人造巖心的承壓強(qiáng)度最高，達(dá)到5.5MPa；巖心的承壓能力提高了83.3％，而對(duì)比例的常規(guī)硅酸鹽鉆井液的巖心承壓強(qiáng)度僅達(dá)到5.0MPa和4.8MPa，說明在模擬3.5MPa、80℃地層條件下，本發(fā)明實(shí)施例6的鉆井液具有強(qiáng)于常規(guī)硅酸鹽鉆井液的封堵封固性。
綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例1～7的硅酸鹽-鋁酸鹽防塌鉆井液具有良好的流變性、抑制性、抗高溫性和抗粘土、抗碳酸根污染能力以及較強(qiáng)的封堵、封固性。